VÝZKUMNÝ ÚSTAV SILVA TAROUCY PRO KRAJINU A OKRASNÉ ZAHRADNICTVÍ, v.v.i.
252 43 Průhonice Česká republika
Certifikovaná metodika č. 1/2014-053
Výtisk číslo:
Hodnocení střešních substrátů a jejich zařazení do systému typových substrátů definovaných ve vyhlášce 131/2014 Sb. Zpracovaná v rámci řešení projektu TAČR TA01020252 Nové komponenty pro střešní substráty
Vyp racoval : RNDr. Fran ti šek Š RÁME K, CSc. I n g. Marti n DUB S KÝ, Ph .D.
Rozd ěl ovn í k :
VÚKO Z MZe ČR ACRE s.r.o. od b orn ý op on en t op on en t státn í sp rávy
Prů h on i ce d n e 27 . 1 1 .2014
Řed i tel : Doc. RND r. Ivan S u ch ara, CS c.
1x 1x 1x 1x 1x
S tran : text 2 4
OBSAH 1
Cíl metodiky
3
2
Vlastní popis metodiky
3
2.1
Charakteristika typových substrátů pro ohlášení
3
2.1.1
Úvod
3
2.1.2
Hodnocení elektrické vodivosti (EC)
5
2.1.3
Hodnocení reakce substrátu
7
2.1.4
Obsah spalitelných látek
9
2.1.5
Obsah přijatelných živin
11
2.2.
15
2.3
Rizika související se zařazením střešních substrátů do systému typových substrátů Fyzikální a hydrofyzikální vlastností střešních substrátů
2.4
Zrnitostní složení
19
2.5
Podíl částic menších než 0,063 mm
21
2.6
Závěr
22
2.7
Ekonomické vyhodnocení
22
3
Srovnání novosti postupů
23
4
Popis uplatnění metodiky
23
5
Seznam použité související literatury
23
6
Seznam publikací, které předcházely metodice
24
7
Dedikace
25
8
Oponenti
25
2
15
1 Cíl metodiky Upozornit na možnost uvádění střešních substrátů na trh formou ohlášení na základě jejich zařazení do systému typových substrátů definovaných novelou vyhlášky č. 474/2000 Sb. (vyhláška 131/2014 Sb.) Popsat způsob měření parametrů střešních substrátů, které je nutné dodržet při jejich přiřazení k jednotlivým typům substrátů. Popsat další parametry, které nejsou nutné pro ohlášení, ale které by měly kvalitní střešní substráty splňovat. Souhrnně popsat metody hodnocení základních chemických a fyzikálních vlastností střešních substrátů.
2 Vlastní popis metodiky 2.1 Charakteristika typových substrátů pro ohlášení 2.1.1 Úvod Od 1. srpna 2014 je v platnosti novela vyhlášky č. 474/2000 Sb. (vyhláška 131/2014 Sb.), která definuje typové substráty a umožňuje tak jejich ohlášení bez přezkušování. Ohlášená hnojiva nebo pomocné látky, mezi které patří substráty, může ohlašovatel uvést do oběhu na základě písemného souhlasu Ústředního kontrolního a zkušebního ústavu zemědělského (ÚKZÚZ). Pokud není ohlašovateli takový souhlas doručen do 30 dnů ode dne, kdy ohlášení došlo ústavu, ani mu v této lhůtě není doručen zákaz uvádění do oběhu, platí, že ústav souhlas udělil. Ohlášení hnojiv a pomocných látek je zdarma. Typy jsou vymezeny jakostními parametry a zároveň seznamem povolených surovin, ze kterých je možné tyto výrobky vyrábět - jedná se o obdobný systém jako systém používaný v Rakousku a Německu. Zavedení typových substrátů a zemin je pro výrobce a dovozce těchto výrobků vítaným krokem z hlediska časové a finanční úspory, zároveň systém tzv. pozitivních surovin do značné míry zaručuje, že by se nemělo jednat o rizikové materiály. Pro charakteristiku typových substrátů (tab. 1) byly vybrány tři základní vlastnosti, které dostatečně charakterizují daný typ - hodnota elektrické vodivosti (EC), hodnota pH (aktivní reakce, pHH2O) vodného výluhu a obsah spalitelných látek. Hodnota EC charakterizuje obsah rozpustných solí, hodnota pH reakci substrátu a obsah spalitelných látek podíl organických komponentů v substrátové směsi. Všechny tři vlastnosti se stanovují podle norem EN (Europäische Norm), které se používají pro registraci substrátů v EU (Dubský, 2006) a v roce 2012 byly začleněny mezi normy národní. Obsah spalitelných látek (ČSN EN 13039) se zjišťuje z hmotnostního úbytku vysušeného vzorku po spálení při teplotě 450 °C. Hodnoty pH (ČSN EN 13037) a EC (ČSN EN 13038) se stanovují ve vodném výluhu 1v:5v (navážka odpovídající 60 ml vzorku + 300 ml vyluhovacího činidla). Hodnota pH se měří v suspenzi, hodnota EC ve filtrátu. Pro výpočet navážky se stanovuje objemová hmotnost vlhkého substrátu v litrovém válci (ČSN EN 13040). U zemin a substrátů na bázi minerálních komponentů (tedy materiálů s nízkým obsahem spalitelných látek – ve většině případů do 10 %) je možné v rámci tohoto typu při ohlášení deklarovat výměnnou hodnotu pH (pHCaCl2 podle ČSN ISO 10390), která se používá při hodnocení zemědělských půd.
3
Výše uvedené vlastnosti se hodnotí i při registraci substrátů. Pro stanovení hodnot pH a EC se ale dosud používal převážně vodní výluh 1w/25v, u kterého především hodnoty EC nejsou porovnatelné s normou ČSN EN 13038. Požadované hodnoty pro jednotlivé typové substráty uvedené v tab. 1 vycházejí z dlouhodobého hodnocení substrátů podle norem EN ve VÚKOZ Průhonice i z modelových laboratorních pokusů a ÚKZÚZ je při přípravě novely vyhlášky č. 474/2000 Sb. konzultoval s výrobci substrátů. Tab. 1: Charakteristika typů substrátů a zemin podle hodnoty elektrické vodivosti (EC), hodnoty pH a obsahu spalitelných látek (Vyhláška č. 131/2014 Sb) typ označení typu požadované hodnoty EC pH spalitelné látky mS/cm % 19.1 Substráty množárenské, výsevní a pro rostliny max. 5,0–7,5* min. 45,0 s nízkými nároky na živiny 0,35 19.2 Substráty pro rostliny se středními nebo vyššími 0,2–0,65 5,0–7,5* min. 45,0 nároky na živiny 19.3 Substráty pro kyselomilné rostliny max. 0,5 3,0–5,5* min. 45,0 19.4 Speciální substráty a zeminy a Substráty pro orchideje max. 0,4 5,0–7,5* min. 50,0 b Substráty pro kaktusy, sukulenty a suchomilné max. 0,5 5,0–8,5* max. 30,0 rostliny c Substráty s vyšším podílem minerálních max. 0,6 5,0–7,5* 10,0–50,0 komponentů d Zeminy a substráty na bázi minerálních max. 0,5 5,5–9,0* max. 13,0 komponentů 5,0–8,5** e Substráty s přídavkem hnojiv s dlouhodobým neuvádí dle typu dle typu účinkem se Elektrická vodivost (EC) podle ČSN EN 13038, hodnoty pH podle *ČSN EN 13037 ve vodním výluhu nebo podle ** ČSN ISO 10390 v roztoku CaCl2, obsah spalitelných látek podle (ČSN EN 13039) Seznam povolených surovin - komponentů: Organické komponenty: rašelina, kompostovaná kůra, kůra, kokosové produkty (vlákna, chipsy), kompost (vzniklý výhradně z rostlinné hmoty a/nebo statkových hnojiv), guáno, upravená dřevní hmota, separovaný digestát (ze zemědělských BPS - odpovídající typu 18.1g), korek, suroviny rostlinného původu (len, juta, bavlna, rostlinná vlákna), rýžové slupky, kakaové slupky, sláma. Minerální komponenty: vápenec (především jemně mletý na úpravu reakce substrátů), perlit, jíly a jílové minerály, zeminy, písek, expandované jíly, pemza, láva, minerální plsti, kamenné drtě a moučky, vermikulit. Pro obohacení substrátů a dodání živin je přípustné použít všechna hnojiva a pomocné látky, které je možno uvádět do oběhu v ČR podle zákona č. 156/1998 Sb., o hnojivech.
4
2.1.2. Hodnocení elektrické vodivosti (EC) Hodnoty EC (ČSN EN 13038) se stanovují ve vodném výluhu 1v:5v, a to tak, že se k navážce odpovídající 60 ml vzorku přidá 300 ml vyluhovacího činidla. Hodnota EC se měří ve filtrátu. Pro výpočet navážky se stanovuje objemová hmotnost vlhkého substrátu v litrovém válci podle ČSN EN 13040. Navážka vzorku odpovídající objemu 60 ml se používá u substrátů, které při homogenizaci projdou sítem 20 mm. U organických substrátů i u zemin je tato homogenizace dostatečná. U střešních substrátů, které obsahují různě velké částice minerálních komponentů zpravidla pod 16 mm, se pro homogenizaci průměrného vzorku (cca 0,5 l) osvědčilo prosátí přes síto 5 mm a následné krátké pomletí (2–3 s) nadsítné frakce. Při vyšším podílu hrubších částic bylo nutné tento krok opakovat. Obdobně se homogenizovaly vzorky pro stanovení hodnoty pH a obsahu přijatelných živin. Vyluhovací poměr 1v/5v používaný v této normě umožňuje u rašelinových substrátů a u směsí komponentů s nízkým obsahem živin (např. i u střešních substrátů bez přídavku kompostu) určit podle hodnoty EC dávku rozpustného minerálního hnojiva použitou při přípravě. Z grafu 1 je patrná výrazná závislost hodnoty EC rašelinového substrátu na dávce práškového NPK hnojiva PG MIX (14 % N, 16 % P2O5, 18 % K2O, 0,7 % MgO, 18 % SO3, B, Co, Fe, Mn, Zn) v g/l (kg/m3) substrátu. Graf 1: Závislost hodnoty elektrické vodivosti (EC) rašelinového substrátu podle ČSN EN 13038 na dávce NPK hnojiva PG MIX, regresní rovnice a koeficient spolehlivosti R2 0,9 y = 0,2339x + 0,0655 R² = 0,9981
hodnota EC v mS/cm
0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
dávka NPK hnojiva v g/litr substrátu
Substráty množárenské, výsevní a pro rostliny s nízkými nároky na živiny (19.1) by měly mít max. hodnotu EC 0,35 mS/cm. Ta odpovídá poměrně vysoké dávce práškového rozpustného NPK hnojiva kolem 1,3 g/l substrátu (graf 1), která se spíše používá u pěstebních substrátů. Výrobci by neměli standardně deklarovat maximální přípustné vodivosti pro daný typ substrátu. Pro lepší orientaci pěstitele by měli uvádět hodnoty EC pro konkrétní substrát, např. max. 0,15 mS/cm pro výsevní substrát bez přídavku hnojiva, nebo max. 0,25 mS/cm pro rašelinový výsevní substrát s optimální dávkou NPK hnojiva 0,4–0,6 g/l substrátu. U typu 19.2 Substráty pro rostliny se středními nebo vyššími nároky na živiny je uvedena i minimální hodnota EC 0,2 mS/cm, která odpovídá dávce NPK hnojiva kolem 0,6 g/l rašelinového substrátu. Maximální hodnota EC 0,65 mS/cm odpovídá dávkám práškového
5
rozpustného NPK hnojiva přes 2 g/l substrátu. To jsou dávky hnojiv použitelné pro rostliny s velmi vysokými nároky na živiny (např. chryzantémy). Při nižším dávkování hnojiv by měl výrobce odpovídajícím způsobem snížit deklarovanou maximální hodnotu EC. Např. při dávce NPK hnojiva do 1,3 g/l by měl deklarovat max. 0,45 mS/cm. Tyto snížené hodnoty EC jsou požadované u dalších typových substrátů (19.3, 19.4a). Výše uváděné dávky NPK hnojiv se používají při přípravě rašelinových substrátů. Při použití komponentů s přirozeným obsahem živin (komposty, kompostovaná kůra, separované digestáty) se dávky hnojiv snižují tak, aby substráty měly optimální obsah živin (Carlie, 2008; Dubský a Kaplan, 2012) a zároveň vhodnou hodnotu EC pro daný typ. Substráty s vyšším podílem minerálních komponentů (19.4.c) by měly mít EC menší než 0,6 mS/cm, Substráty pro kaktusy, sukulenty a suchomilné rostliny (19.4b) a Zeminy a substráty na bázi minerálních komponentů (19.4d) pak menší než 0,5 mS/cm. Také v případě střešního substrátu byla zjištěna lineární závislost mezi dávkou hnojiva PG MIX a elektrickou vodivostí (graf 2). Dávce hnojiva 1 g/l odpovídala hodnota EC těsně pod limitem typu 19.4d, do kterého střešní substráty primárně patří, při dávce 1,5 g/l byl tento limit překročen. Vzhledem k tomu, že obsah živin ve střešním substrátu by měl být nízký, maximální dávka hnojiva by neměla překročit 0,5 g/l (kg/m3). Graf 2: Závislost EC na dávce rozpustného hnojiva PG MIX ve střešním substrátu složeném ze spongilitu (55 % obj.), liadrainu (30 % obj.) a rašeliny (15 % obj.). 0,60 y = 0,226x + 0,238 R² = 0,9933 EC (mS/cm)
0,50
0,40
0,30
0,20 0
0,5
1
1,5
dávka hnojiva PG MIX (g/l)
Pro testování bylo využito několik komerčně vyráběných střešních substrátů, jejichž složení uvádí tab. 2. Porovnání hodnot EC je v tab. 3. Nejvyšší hodnoty byly zjištěny v substrátu S7, což bylo dáno vysokým obsahem přijatelného dusíku a draslíku (viz tab. 8) Tento substrát by nesplnil podmínky pro zařazení do typu 19.4d Zeminy a substráty na bázi minerálních komponentů. Při překročení požadovaných hodnot EC pro daný typ substrátu by výrobce měl upravit recepturu, snížit dávky hnojiv, případně kompostu nebo jiných komponentů s vyšším obsahem rozpustných solí. Pokud by recepturu substrátu s vyšší hodnotou EC výrobce nezměnil, může substrát zaregistrovat jako netypový.
6
Tab 2: Složení komerčně vyráběných střešních substrátů a modelového substrátu se spongilitem. S5 škvára 0–20 mm, kůrový humus 0–20 mm, zeolit 0–10 mm, rašelina bílá 0–20 mm, jíl 0–8 mm, základní hladina vyhnojení S6 drcený keramzit 2–6 mm, kompost 0–20 mm, rašelina 0–20 mm, základní hladina vyhnojení S7 drcený keramzit 0–20 mm, zeolit 2–5 mm, rašelina černá 0–5 mm, základní hladina vyhnojení S8 pemza 3–6 mm, kompost 0–20 mm, rašelina 0–20 mm, základní hladina vyhnojení S10 spongilit, liadrain, škvára, rašelina B11 spongilit (55 % obj.), liadrain (30 % obj.), rašelina (15 % obj.), připraven ve VÚKOZ Tab. 3: Příklad hodnot elektrické vodivosti (EC) a hodnot pH stanovených ve vodním výluhu a v roztoku CaCl2 v několika komerčně vyráběných substrátech. pHCaCL2 EC pHH2O S5 6,94 0,32 7,2 S6 6,79 0,38 7,2 S7 5,21 0,56 5,5 S8 6,49 0,17 7 7,48 S10 0,31 8,6 6–8,5 Doporučení FLL* (2008) *německá společnosti Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V., která se dlouhodobě zabývá problematikou ozeleněných střech. U typu 19.4e Substráty s přídavkem hnojiv s dlouhodobým účinkem (tj. hnojiv pomalu rozpustných nebo obalovaných s řízeným uvolňováním živin) se hodnota EC nesleduje a je nutno deklarovat typ, dávku v kg/m3 a termín aplikace použitého hnojiva. Do tohoto typu budou nejčastěji zařazovány výsevní lesnické substráty s dávkou 2–3 kg hnojiv s řízeným uvolňováním na 1 m3 substrátu a pěstební školkařské substráty s dávkou 3–5 kg hnojiv s řízeným uvolňováním na 1 m3 substrátu. Hodnota EC je u těchto substrátů, kromě výše uvedené dávky hnojiva, ovlivněna především dobou skladování a podmínkami (teplotou) při skladování substrátu a její hodnocení by bylo při kontrolní analýze v rámci odborného dozoru problematické. Hnojiva s řízeným uvolňováním (označovaná jako CRF – z anglického „control release fertilizers“) jsou doporučována pro hnojení ozeleněných střech, zpravidla se však aplikují až po výsadbě rostlin na povrch substrátu. Po dohodě s realizátorem by se mohla přidávat už při výrobě substrátu pro intenzivně udržované střechy. 2.1.3. Hodnocení reakce substrátu Hodnoty pH (ČSN EN 13037) se stanovují ve vodním výluhu 1v:5v, a to tak, že k navážce odpovídající 60 ml vzorku se přidá 300 ml vyluhovacího činidla. Hodnota pH se měří v suspenzi. Pro výpočet navážky se stanovuje objemová hmotnost vlhkého substrátu v litrovém válci podle ČSN EN 13040. U organických substrátů dochází k optimálnímu příjmu živin v rozmezí hodnot pH (pHH2O) 5,5–6,5. Nižší hodnoty v rámci tohoto rozpětí by měly mít čisté rašelinové substráty (Dubský a Šrámek, 2007), vyšší hodnoty pak substráty s alternativními komponenty organickými (kompostovaná kůra, komposty) a minerálními (jíly).
7
U základních substrátů 19.1 a 19.2 i u speciálních substrátů 19.4a a 19.4c je poměrně široký rozsah hodnot pH 5,0–7,5 (tj. 2,5 stupně). Výrobce by měl na etiketě uvádět užší rozpětí hodnot pH (1,5–2 stupně), které odpovídají konkrétním vlastnostem a použití daného substrátu. Obdobně by se mělo postupovat u Substrátů pro kyselomilné rostliny (19.3) s rozsahem hodnoty pH 3,0–5,5, ke kterým patří substráty pro vřesovištní rostliny s optimální hodnotou pH 4,0–5,0 (Dubský a Severa, 2011) i substráty pro petúnie s optimální hodnotou pH 5,0–5,5 (Dubský a Šrámek, 2008). Užší rozpětí by se mělo uvádět i u speciálních substrátů v rámci typu 19.4b Substráty pro kaktusy, sukulenty a suchomilné rostliny s rozsahem hodnoty pH 5,0–8,5. Optimální hodnota pH pro většinu kaktusů je kolem 6,5, naopak některým sukulentům (rozchodníky) vyhovuje mírně zásaditá reakce. U Zemin a substrátů na bázi minerálních komponentů (19.4d), ke kterým vedle zahradních a rekultivačních zemin patří i střešní substráty, substráty pro hydroponické pěstování a substráty pro sportovní trávníky, je možné na etiketě uvádět místo aktivní i výměnnou reakci (pHCaCl2). Výměnná reakce se používá pro hodnocení zemědělských půd a stanovuje se podle ČSN ISO 10390 ve výluhu 0,01 M roztoku CaCl 2. K 10 g na vzduchu vysušeného vzorku se dávkuje 50 ml činidla (výluh 1w:5v). Hodnota pHCaCl2 vychází podle typu substrátu o 0,5–1 stupně nižší než pHH2O (viz graf 3). Rozsah hodnot pH pro tyto zeminy a substráty je 5,0–8,5 pHCaCl2, případně 5,5–9,0 pHH2O. Nejvyšší hodnoty pH je možné deklarovat u střešních substrátů pro extenzivní výsadby sukulentů. Graf 3: Porovnání hodnot pHH2O stanovených ve vodním výluhu podle normy ČSN EN 13037 a hodnot pHCaCl2 stanovených podle normy ČSN ISO 10390. 8
pH v roztoku CaCl2
y = 0,8082x + 0,8827 R² = 0,9682 7
6
5 5
6
7 pH ve vodě
8
9
Podle doporučení německé společnosti Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL) by se hodnoty pHCaCl2 střešních substrátů měly pohybovat v rozsahu 6–8,5 (FLL, 2008), což přibližně odpovídá hodnotám pHH2O 6,5–9. Výjimku
8
představují pouze intenzivní substráty určené pro pěstování acidofilních rostlin, kde by hodnoty pH měly být nižší. Příklady hodnot pH několika komerčně vyráběných substrátů jsou v tab. 2. Všechny byly v rozsahu doporučeném FLL a tedy i v rozsahu požadovaném pro zařazený do typu 19.4.c Substráty s vyšším podílem minerálních komponentů. Nejvyšší hodnota byla stanovena v substrátu se spongilitem S10. Obdobné hodnoty pH byly naměřeny i v substrátech se spongilitem, které se ve VÚKOZ testovaly v pokusech s rozchodníky, a ty se udržovaly i v následujících vegetačních sezónách, což je z hlediska růstu rozchodníků žádoucí. Fischer, Jauch (2003b) v průběhu devíti let sledovali rozvoj vegetace na 23 střešních substrátech osázených rozchodníky a současně měřili některé fyzikální a chemické vlastnosti testovaných substrátů. Ukázalo se, že hodnoty pH jsou jedním z hlavních faktorů ovlivňujících kvalitu vegetačního krytu. Na střešních substrátech, ve kterých v průběhu desetiletého sledování hodnoty pHCaCl2 silně poklesly (v některých případech z původních 8– 9,5 až na 4,5) se zmenšila pokryvnost a kvalita porostu. 2.1.4. Obsah spalitelných látek Obsah spalitelných (organických) látek se stanoví podle ČSN EN 13039 spalováním v muflové peci při teplotě 450 ºC do konstantní hmotnosti. Primárně se stanoví v % hmot. Obsah spalitelných látek závisí na podílu organických a minerálních komponentů. V samotné rašelině se obsah spalitelných látek pohybuje v rozmezí 72–97 %. Ve vrchovištních rašelinách dovážených z Pobaltí je to zpravidla nad 85 %, ve více rozložených rašelinách těžených v České republice nebo v Polsku se obsah spalitelných látek pohybuje pod touto hodnotou. Kompost by měl mít minimálně 25 % spalitelných látek, kvalitní kompost potom více než 50 % (Dubský a Kaplan, 2012). U pěstebních substrátů obsah spalitelných látek výrazně snižuje přídavek minerálních komponentů (jíly, zeminy, písek). Nižší podíl minerálních komponentů u organických substrátů se zpravidla uvádí v kg/m3 pěstební směsi (15–100 kg/m3). Vyšší dávky nad 100 kg/m3 se používají u speciálních substrátů a vyjadřují se v % obj. (10–50 % obj.). Vzhledem k objemové hmotnosti suchého minerálního komponentu kolem 1000 g/l dávka v kg/m3 přibližně odpovídá dávkování v % obj. (Dubský a Šrámek, 2010). Vliv odstupňované dávky minerálního komponentu na obsah spalitelných látek je uveden u modelových směsí vrchovištní rašeliny (obsah spalitelných látek 92 %) a sprašové hlíny (graf 4). Na litr rašeliny se přidalo 15, 30, 50, 70 a 100 g (odpovídá kg/m3) a dále se objemově smíchalo 10, 20, 30 40 a 50 % obj. sprašové hlíny s odpovídajícím objemem rašeliny (substráty S10–S50). Se stoupající dávkou sprašové hlíny se výrazně snižoval obsah spalitelných látek. U dávkování 100 kg/m3 a 10 % obj. (S10) je obsah spalitelných látek shodný.
9
obsah spalitelných látek v %
Graf 4: Obsah spalitelných látek ve vrchovištní rašelině (raš.) a směsi rašeliny se sprašovou hlínou, dávky v kg/m3 a v % obj. (substráty S10–S50). 100
92 82
80 60
70 56
54
47
45
40
28
20
23
16
13
0
substrát - dávka sprašové hlíny U výsevních a pěstebních substrátů (19.1, 19.2, 19.3) je nutné deklarovat obsah spalitelných látek min. 45 %. Tato hodnota odpovídá dávce minerálního komponentu 70–80 kg na m3 vrchovištní rašeliny (7–8 % obj.). Obdobně jako u hodnot pH a EC by měl výrobce deklarovat obsah spalitelných látek, který odpovídá danému složení substrátu. U čistých rašelinových substrátů na bázi vrchovištních rašelin by měl deklarovat hodnotu min. 85 % a tuto hodnotu adekvátně snižovat podle použité dávky minerálního komponentu a laboratorně stanovené hodnoty spalitelných látek. Při vyšších dávkách minerálních komponentů (10–50 % obj.) je nutné substrát zařadit do typu 19.4c Substráty s vyšším podílem minerálních komponentů (obsah spalitelných látek 10–50 %). Tento typ substrátu představuje přechod mezi substráty s dávkou jílu do 80 kg/m3 (obsah spalitelných látek min. 45 %) a typem 19.4d Zeminy a substráty na bázi minerálních komponentů (obsah spalitelných látek max. 13 %), do kterého např. patří střešní substráty pro extenzivní střechy nebo rekultivační zeminy. Mezi typy substrátů 19.2 a 19.4c, resp. 19.4c a 19.4d je překryv obsahu spalitelných látek 5 %, resp. 3 %. Tento překryv umožní jednoznačné zařazení substrátů, u nichž se obsah spalitelných látek pohybuje kolem hraničních hodnot mezi skupinami. Střešní substráty se primárně řadí do typu 19.4d Zeminy a substráty na bázi minerálních komponentů (max. obsah spalitelných látek do 13 %), při vyšším obsahu spalitelných látek se ještě mohou zařadit do typu 19.4.b Substráty pro kaktusy sukulenty a suchomilné rostliny (max. obsah spalitelných látek 30 %) nebo 19.4c Substráty s vyšším podílem minerálních komponentů (obsah spalitelných látek 10–50 %), pokud mají odpovídající hodnoty EC a pH. Maximální obsah spalitelných (organických) látek ve střešních substrátech podle doporučení FLL (2008) je uveden v tab. 4. Vzhledem k tomu, že se spalitelné látky primárně stanoví v % hmot. a FLL je uvádí v g/l, je nutné hodnoty přepočítat: spalg/l.= spal% hmot×OHS/100, kde spalg/l je obsah spalitelných látek v g/l, spal% hmot je obsah spalitelných látek v % hmot., OHS je objemová hmotnost suchého vzorku stanovená podle FLL (2008) – viz kapitola 2.3 Fyzikální a hydrofyzikální vlastnosti střešních substrátů.
10
Podíl organických komponentů by měl být ve střešních substrátech malý, v extenzivních střešních substrátech do 15 % obj. (Dunnett, Kingsbury . 2005). Organické komponenty se obecně vyznačují dobrou vododržností (především rašelina), kompost navíc může být významným zdrojem živin, hlavně draslíku, ale také fosforu a dusíku. Nejsou však stabilní, časem se rozkládají a smršťují. Tab 4: Maximální obsah spalitelných látek v jednotlivých typech střešních substrátů podle doporučení FLL (2008). střešní substrát
spalitelné látky (g/l)
extenzivní intenzivní jednovrstvý extenzivní i intenzivní
<65 <90 <40
V tab. 5 jsou příklady obsahu spalitelných látek v několika substrátech. Substrát B11 obsahující 15 % obj. rašeliny měl 55 g/l spalitelných látek, podle toho je požadavek maximálně 15 % (obj.) organických komponentů v extenzivních střešních substrátech přibližně v souladu s doporučeným maximem spalitelných látek 65 g/l. Substrát S8 překračoval limit pro extenzivní střešní substráty a substrát S5 i vyšší limit pro intenzivní střešní substráty, přesto je možné oba zařadit do systému typových substrátů, kde by splnily požadavky typů 19.4.c a 19.4b. Výrobci by však měly dodržovat obsahy spalitelných látek doporučené FLL pro jednotlivé typy střešních substrátů (tab. 4).
Tab. 5: Příklad obsahu spalitelných látek v komerčně vyráběných substrátech (S5–S8) a v modelovém substrátu B11. spalitelné látky OHS* spalitelné látky substrát (% hm.) (g/l) (g/l) S5 14,2 853 121,1 S6 9,6 482 46,2 S7 6,4 445 28,4 S8 14,9 528 78,7 B11 6,2 883 55,0
2.1.5 Obsah přijatelných živin Obsah živin nepatří mezi povinné charakteristiky typových substrátů, z hlediska potřeby uživatele je však žádoucí, aby se uváděl. Buď jako obsah přijatelných živin, nebo jako množství živin dodané hnojivy. V substrátech, do kterých byla přidána hnojiva s řízeným uvolňováním (CRF), není možné obsah přijatelných živin spolehlivě stanovit, podobně jako se nedá měřit EC, v tomto případě však přímo Vyhláška 131/2014 Sb vyžaduje uvedení typu, dávky a termínu aplikace hnojiva. Při pěstování rostlin na zelených střechách se přednostně používají hnojiva s řízeným uvolňováním, ta by se však měla aplikovat až po výsadbě rostlin,
11
mimo jiné také kvůli riziku rozdrcení granulí při transportu a manipulaci s hrubým minerálním substrátem. Obsah přijatelných živin se podle normy ČSN EN 13651 stanovuje ve vyluhovacím činidle CAT (0,01 mol/l chlorid vápenatý, 0,002 mol/l DTPA) s vyluhovacím poměrem 1v:5v. Při výpočtu navážky se vychází z objemové hmotnosti stanovené podle ČSN EN 13040, stejně jako při měření EC a hodnoty pH. Je důležité, aby se při hodnocení jednotlivých chemických vlastností postupovalo jednotně. Podle FLL se pro stanovení obsahu živin používá vyluhovací poměr 1w:8v a na objem se přepočte na základě objemové hmotnosti suchého vzorku stanovené podle metodik FLL (viz. Kapitola 2.3 Fyzikální a hydrofyzikální vlastnosti střešních substrátů), která je vyšší než objemová hmotnost podle ČSN EN 13040 a díky tomu pak vycházejí vyšší hodnoty obsahu živin. (příklad viz graf 5). Graf 5: Porovnání obsahu draslíku stanoveného podle FLL a podle ČSN EN 13651, kdy navážka byla vypočtena na základě objemové hmotnosti stanovené podle ČSN EN 13040.
obsah draslíku podle ČSN (mg/l)
1000 y = 0,8539x - 24,789 R² = 0,9934
800 600 400 200 0 0
200
400 600 800 obsah draslíku podle FLL (mg/l)
1000
1200
U střešních substrátů se obecně doporučuje nižší obsah živin (Dunnett a Kingsbury, 2005; Fischer a Jauch, 2003a). Při nadbytku se nadměrně znečišťují odtokové vody, rostliny rostou příliš bujně a jsou citlivější na stres (sucho, chlad). Na živiny chudý substrát podporuje rozmanitější vegetaci a předchází dominanci bujně rostoucích druhů. Doporučené hodnoty maximálního obsahu dusíku, fosforu, draslíku a hořčíku podle FLL (2008) jsou uvedeny v tab. 6, platí pro stanovení ve vyluhovacím činidle CAT.
12
Tab 6: Maximální obsah přijatelných živin (mg/l) při stanovení ve vyluhovacím činidle CAT podle FLL (2008). V horním řádku jsou uvedeny limity pro vyjádření v prvcích, podle Vaňka (2001) by se tak měl obsah živin uvádět, v dolním řádku jsou pak pro úplnost limity pro vyjádření v oxidech. N
P
K
Mg
≤ 80
≤ 22
≤ 415
≤ 200
N
P2O5
K2O
MgO
≤ 80
≤ 50
≤ 500
≤ 330
Závislost obsahu přijatelných živin na dávce hnojiva PG MIX (14 % N, 16 % P 2O5, 18 % K2O, 0,7 % MgO) v substrátu složeném ze spongilitu (55 % obj.), liadrainu (30 % obj.) a rašeliny (15 % obj.) je uvedena v tab 7. Pokud bylo dodáno 0,5 g/l hnojiva, obsah N, P, K a v přijatelné formě splňoval doporučení FLL. Obsah Mg byl také v rámci limitu, závisel však především na jeho obsahu v použitých komponentech. Při dávce 1 g/l a 1,5 g/l byly stanoveny příliš vysoké obsahy přijatelného N. Pro extenzivní výsadby se doporučuje roční dávka hnojiva odpovídající dávce dusíku 5 g/m2 (Fischer a Jauch, 2003a, FLL, 2008). Pokud použijeme substrát s 0,5 g/l PG MIX, pak při mocnosti substrátu 8 cm dodáme na 1 m2 5,6 g dusíku, tedy přibližně množství doporučované jako roční dávka. Vzhledem k tomu, že se kvůli snížení vyplavování živin ze substrátu na ozeleněných střechách upřednostňuje používání hnojiv s řízeným uvolňováním (Fischer a Jauch, 2003a, FLL 2008), není důvod, aby výrobce do střešního substrátu přidával větší množství rozpustných hnojiv než by odpovídalo doporučenému limitu pro dusík. Stanovený obsah draslíku (tab. 7) byl ve všech případech mnohem nižší než doporučené maximum, to však v žádném případě neznamená, že by se měl doplňovat. Limit byl nastaven s ohledem na použití kompostu, který má zpravidla nadbytek draslíku. Kompost může zajistit i nezbytné množství dalších živin (dusíku a především fosforu) pro počáteční fázi růstu, kdy ještě není uvolněn dostatek živin z hnojiv s řízeným uvolňováním (CRF), které se pro ozeleněné střechy doporučují. Jako příklad je v tab. 7 uveden substrát BK, který oproti substrátům B1 až B4 obsahoval 10 % obj. kompostu (místo části rašeliny), obsah draslíku pak dvojnásobně převyšoval limit FLL. Právě vysoký obsah draslíku často použití kompostů omezuje, a to nejen ve střešních substrátech. Obecně však platí, že draslík přidaný do substrátu ve formě kompostu nezvýší EC tak, jako když se stejné množství aplikuje ve formě rozpustného hnojiva. To je vidět při porovnání EC a obsahu draslíku v substrátech B4 a BK (tab. 7). Substráty B1–B4 byly složeny ze spongilitu (55 % obj.), liadrainu (30 % obj.) a rašeliny (15 % obj.), substrát BK ze spongilitu (55 % obj.), liadrainu (30 % obj.), kompostu (10 % obj.) a rašeliny (5 % obj.). Pro porovnání je též uvedeno, kolik živin bylo dodáno při dávce 0,5 g/l hnojiva PG MIX.
13
Tab. 7: Hodnoty pH a EC a obsah přijatelných živin stanovený metodou CAT (ČSN EN 13651) v substrátech s různou dávkou hnojiva (B1, B2, B3, B4) nebo s kompostem (BK) a v kompostu. substrát hnojivo pHH2O pHCaCL2 EC N P K Mg g/l mS/cm mg/l mg/l mg/l mg/l B1 0 8,4 7,53 0,24 15,2 1,6 20,8 86,4 B2 0,5 8,3 7,54 0,34 71,3 5,3 74,7 96,9 Dodané živiny 0,5 – – – 70 35 76 2 B3 1 8,1 7,50 0,48 156,5 12,6 132,8 98,7 B4 1,5 8,1 7,47 0,57 220,5 15,2 170,2 99,6 BK 0 8,5 7,53 0,62 116,9 43,3 954,5 173,7 kompost 0 7,1 – 1,21 167 93 3996 303 Porovnání chemických vlastností několika komerčních substrátů je uvedeno v tab. 8. V substrátech S5 a S7 obsah dusíku výrazně překračoval doporučený limit. Podle výrobce byly vyhnojeny na základní úroveň, každopádně obsah dusíku byl příliš vysoký. Substráty S5–S8 obsahovaly hodně draslíku, přesto byl obsah draslíku v rámci limitu. Současný vysoký obsah dusíku a draslíku v substrátu S7 byl však příčinou nadlimitní hodnoty EC (tab. 1, typ 19.4d – viz též Hodnocení elektrické vodivosti). V substrátech S5 a S10 byl mírně překročen obsah hořčíku, pravděpodobně díky obsahu škváry. Tab. 8: Příklad chemických vlastností (hodnoty pH ve vodním výluhu a v roztoku CaCl2, elektrická vodivost a obsah přijatelných živin stanovených metodou CAT) několika komerčně vyráběných substrátů. Složení substrátů viz tab. 2. pHH2O pHCaCL2 EC N P K Mg S5 6,94 7,2 0,32 191 19,6 87 236 S6 6,79 7,2 0,38 51 4,8 195 96 S7 5,21 5,5 0,56 163 17,2 141 109 S8 6,49 7 0,17 59 6,8 170 84 7,48 S10 8,6 0,31 36,4 8,0 45,7 256,8 6–8,5 <80 <22 <415 <200 Doporučení FLL Střešní substráty by se měly dodávat nevyhnojené nebo s malým obsahem hnojiv, max. do 0,5 kg NPK/m3. Na ozeleněných střechách se přednostně používají hnojiva s řízeným uvolňováním (CRF), která by se měla aplikovat až po výsadbě rostlin na povrch substrátu. Dávka hnojiva by měla odpovídat 5 g N/m2 na extenzivních střechách a 8 g N/m2 na intenzivních střechách (Fischer a Jauch, 2003a, FLL, 2008), dávky je možné rozdělit a část hnojiva aplikovat později v průběhu vegetační sezóny. Při výsadbě v jarních měsících (konec dubna, začátek května) jsou vhodná NPK hnojiva s řízeným uvolňováním s dobou účinnosti 5 až 6 měsíců, jako rozpustné hnojivo je možné použít některé NPK hnojivo. Při pozdější výsadbě (červen - červenec) jsou vhodnější NPK hnojiva s řízeným uvolňováním s kratší dobou účinnosti, 3–4 měsíce (dávka živin je stejná jako při použití hnojiv s dobou účinnosti 5–6 měsíců). V každé další vegetační sezóně (zpravidla na začátku) se pak doporučuje aplikovat NPK hnojivo s řízeným uvolňováním ve stejném množství, jako v prvním roce po výsadbě (Fischer a Jauch, 2003a, FLL, 2008). Po zapojení porostu je možné dávky snížit o 20 až 30 %.
14
2.2 Rizika související se zařazením střešních substrátů do systému typových substrátů Podle měření provedených ve VÚKOZ většina střešních substrátů splňuje limity (EC, pH, spalitelné látky) pro zařazení alespoň do jednoho ze tří typů Speciálních substrátů a zemin (19.4.d Zeminy a substráty na bázi minerálních komponentů; 19.4.c Substráty s vyšším podílem minerálních komponentů; 19.4b Substráty pro kaktusy, sukulenty a suchomilné rostliny) a jako takové je možné je ohlásit. Na druhou stranu výrobek splňující výše uvedené limity ještě nemusí být dobrým střešním substrátem. To by měli jednak respektovat výrobci, jednak by si to měli uvědomit také uživatelé (realizátoři, investoři) a od dodavatelů požadovat přesnější charakteristiky produktů dodávaných jako střešní substráty. 2.3 Fyzikální a hydrofyzikální vlastností střešních substrátů Střešní substrát musí splňovat několik základní požadavků (viz např. Dunnett a Kingsbury, 2005) Má mít nízkou hmotnost, aby střechu příliš nezatěžoval (především v případě extenzivně ozeleněných střech). Musí mít vhodný poměr pórů různé velikosti, aby zadržoval dostatek vody, a současně při plném nasycení měl ještě dostatek vzduchu. Dostatečná vododržnost je důležitá nejen pro rostliny, ale také pro zachycování srážek a zpomalování odtoku v městském prostředí. Zároveň je důležitá i dobrá drenážní schopnost, vrstva substrátu musí dobře odvádět vodu i za intenzivních dešťů. Substrát musí být dlouhodobě stabilní (několik let), musí zachovávat objem a dlouhodobě odolávat nepřízni počasí (vítr, mráz, plná expozice na slunci). Požadavky se liší podle toho, pro který typ vegetačního pokryvu a pro jaké konstrukční uspořádání jsou střešní substráty určeny. Je důležité, zda se jedná o substrát pro extenzivně nebo intenzivně udržovanou zelenou střechu a zda se předpokládá vícevrstvé nebo jednovrstvé uspořádání (při vícevrstvém uspořádání jsou tři samostatné vrstvy: vegetační, filtrační a drenážní, popř. mohou být pouze dvě: vegetační a drenážní, při jednovrstvém uspořádání vegetační vrstva plní všechny funkce, tedy i filtrační a drenážní). Konkrétní požadavky na vlastnosti střešních substrátů jsou souhrnně zpracovány v publikacích německé společnosti Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL). Tyto požadavky byly formulovány a postupně zpřesňovány na základě výsledků laboratorních měření a dlouhodobých sledování pokusných ozeleněných střech v několika německých výzkumných organizacích. Součástí těchto publikací je popis měřících metod, popřípadě odkazy na další normy, převážně německé (viz např. FLL 2008). Podle FLL se schopnost zadržovat vodu měří jako maximální vodní kapacita (MVK), provzdušnění jako obsah vzduchu při MVK a drenážní schopnost jako rychlost infiltrace vody (FLL 2008). K měření se používají plastové kontejnery o průměru 15 cm a výšce 16,5 cm s děrovaným dnem, vzorek substrátu se v kontejneru hutní šesti údery Proctorovým kladivem, změří se výška vzorku (pro výpočet objemu), sytí se vodou po dobu 24 h, gravitační voda se nechá odtékat 2 h, zváží se hmotnost vlhkého vzorku (spolu s kontejnerem o známé hmotnosti), na stejném vzorku se stanoví i rychlost infiltrace vody. Po vysušení se zváží hmotnost suchého vzorku. Na základě měření se pak vypočítá objemová hmotnost suchého vzorku, objemová hmotnost vzorku nasyceného na maximální vodní kapacitu, maximální vodní kapacita a rychlost infiltrace vody. Po stanovení hustoty pevných částic (pomocí pyknometru) se vypočítá pórovitost a obsah vzduchu při nasycení na maximální vodní kapacitu (podrobný postup viz FLL, 2008).
15
Objemová hmotnost Kromě toho, že by měla být co nejmenší, není konkrétní doporučení. Podle složení střešních substrátů se může značně lišit, což dokumentují měření objemové hmotnosti v suchém stavu a objemové hmotnosti při nasycení na maximální vodní kapacitu provedená v laboratoři VÚKOZ (tab. 9). Substrát B12 obsahoval komponenty ve stejném poměru jako B11, byl však použit jemnější spongilit, ZP byl připraven ze zeminy a písku (70 : 30 % obj.), ZR by vyroben ze zeminy a stavebního recyklátu. Objemová hmotnost suchých vzorků substrátu, ve kterých převažují anorganické porézní komponenty, se pohybovala od 450 do 850 g/l, u substrátů s větším podílem zeminy byla mnohem vyšší, až 1400 g/l. Podobné rozdíly byly zjištěny i pro objemovou hmotnost vzorku nasyceného na maximální vodní kapacitu, ta u substrátů se zeminou přesahovala 1850 g/l. Tab. 9: Objemová hmotnost suchého vzorku (OHS), objemová hmotnost vzorku nasyceného na maximální vodní kapacitu (OHN), maximální vodní kapacita (MVK), obsah vzduchu při nasycení na MVK a rychlost infiltrace vody (Kfmod) u vybraných střešních substrátů. OHS OHN MVK pórovitost Vzduch při MVK Kfmod g/l g/l % obj. % obj. % obj. mm/min S5 853 1428 57 64 6 8 S6 482 941 46 78 32 99 S7 445 794 35 81 46 42 S8 528 1048 52 78 26 28 512 972 46 79 33 23 S9 B11 883 1373 49 64,2 15,2 44 B12 777 1359 58,1 68,8 10,6 27 ZP 1401 1864 46,3 46,3 0 3,1 ZR 1241 1735 49 50,9 1,6 0,4 Složení substrátů, kromě B12, ZP a ZR, je uvedeno v Tab. 3. Substrát B12 obsahoval komponenty ve stejném poměru jako B11, byl však použit jemnější spongilit, ZP byl připraven ze zeminy a písku (70 : 30 % obj.), ZR by vyroben ze zeminy a stavebního recyklátu. Při testování střešních substrátů bylo zjištěno, že vzorky připravované podle metodiky FLL zhutněním Proctorovým kladivem neodpovídají přesně stavu substrátů na stanovišti. Po zhutnění se vzorky v průměru slehly na 76 % původní výšky, volně sypané vzorky stejných substrátů se po roční expozici na venkovní ploše v průměru slehly na 86 % původní výšky (viz graf 6). Z toho můžeme odvodit, že metodou doporučenou FLL se stanoví poněkud vyšší objemová hmotnost, současně nižší pórovitost a nižší rychlost infiltrace vody než by odpovídalo stavu daného substrátu na stanovišti. Podle metodiky FLL je stanovení objemové hmotnosti součástí komplexního postupu, při kterém se na stejném vzorku měří i další vlastnosti (maximální vodní kapacita, objemová hmotnost při nasycení vzorku na maximální vodní kapacitu, pórovitost, obsah vzduchu při nasycení na MVK a rychlost infitrace vody), které s objemovou hmotností souvisejí. Pro porovnání fyzikálních a hydrofyzikálních vlastností různých substrátů by proto nebylo vhodné používat objemovou hmotnost stanovenou jinou metodou.
16
Graf 6: Porovnání slehnutí vzorků substrátu po zhutnění Proctorovým kladivem (PK) a přirozeného slehnutí vzorků exponovaných jeden rok na venkovní ploše.
% pův. výšky po zhutnění PK
82,0 80,0 78,0 76,0 74,0
72,0 70,0 68,0 78,0 80,0 82,0 84,0 86,0 88,0 90,0 % pův. výšky po slehnutí venku
Obsah vody, obsah vzduchu a drenážní schopnost Doporučené hodnoty pro maximální vodní kapacitu, obsah vzduchu při nasycení na MVK a rychlost infiltrace vody jsou uvedeny v tab. 10. Tab. 10: Doporučené hodnoty maximální vodní kapacity (MVK), obsahu vzduchu při MVK a rychlosti infiltrace vody (koeficient Kfmod) podle FLL (2008) a pokusů VÚKOZ. MVK (% Vzduch při MVK Kfmod* Kfmod** Střešní substrát obj.) (% obj.) (mm/min) (mm/min) extenzivní 35–65 >10 0,6–70 intenzivní 45–65 >10 0,3–30 jednovrstvý 20–65 >10 60–400 extenzivní jednovrstvý 30–65 >10 60–400 intenzivní * doporučení podle FLL, **doporučená změna rozsahu podle VÚKOZ
8–70 5–30 – –
Příklady fyzikálních vlastností několika vybraných substrátů jsou uvedeny v tab. 9. U všech z nich maximální vodní kapacita dosahovala hodnot požadovaných pro extenzivní střešní substráty a u mnoha pak splňovala i vyšší limit pro intenzivní střešní substráty. Většina testovaných substrátů připravených z porézních anorganických materiálů měla dostatečný obsah vzduchu. Naproti tomu v substrátech s větším podílem zemin se obsah vzduchu blížil nule (jako příklad uvedeny substráty ZP a ZR). To potvrzuje obecné doporučení, že podíl zemin a jílů by měl být (především v extenzivních substrátech) co nejmenší. Na základě laboratorních testů a zkušeností z vegetačních pokusů se domníváme, že požadavky na MVK a obsah vzduchu při MVK jsou správné. Jsme však přesvědčení, že spodní mez pro rychlost infiltrace vody je u extenzivních a intenzivních substrátů (při
17
vícevrstvé skladbě) nastavena příliš nízko, protože takovouto podmínku splní i špatně propustné substráty s vyšším podílem zeminy nebo jílu (viz substrát ZP v tab.9). Ty pak neodvádějí dostatečně rychle srážkovou vodu a kvůli špatnému provzdušnění nejsou ani vhodné pro rostliny. Proto doporučujeme, aby intenzivní střešní substráty měly Kfmod vyšší než 5 mm/min, extenzivní vyšší než 8 mm/min (tab. 10). Pro zachování funkcí střešního substrátu je velmi důležitá jeho stabilita, která závisí na použitých komponentech. Typicky nestabilní jsou především organické složky (kompost, rašelina), které postupně degradují a pokud je jejich podíl velký, mocnost substrátu se postupně zmenšuje. Při použití hrubozrnného keramzitu zase dochází k separaci velkých zrn na povrchu (obr. 1), čímž se snižuje tloušťka efektivní vrstvy a zmenšuje množství vody, které je substrát schopen zadržet. Lepší je použít ostrohranné komponenty s menším podílem velkých zrn, např. substrát vyrobený ze směsi liadrainu, drceného spongilitu a rašeliny (obr. 2). Obr. 1: Hrubozrnný keramzit se často separuje na povrchu a tím se snižuje tloušťka efektivní vrstvy substrátu
18
Obr. 2: Lepší vlastnosti mají substráty s ostrohrannými zrny, jako třeba tento vyrobený ze spongilitu, liadrainu a rašeliny.
2.4 Zrnitostní složení Na zrnitostním složení substrátu závisí zastoupení pórů různé velikosti a tudíž důležité vlastnosti jako je vododržnost, obsah vzduchu a drenážní schopnost. Nicméně zrnitostní složení se považuje za pomocné kritérium a pro posouzení kvality střešního substrátu jsou rozhodující stanovené hodnoty maximální vodní kapacity, vzdušné kapacity a rychlosti infiltrace vody (FLL, 2008). Střešní substráty by měly obsahovat částice max. velikosti 12 mm, pokud je mocnost vrstvy do 10 cm, a částice max. velikosti 16 mm, pokud je mocnost vrstvy substrátu větší než 10 cm. Podíl částic různé velikosti se stanoví sítovou analýzou za sucha (DIN 18123), používají se síta o velikosti ok 16; 12,5; 10; 6,3; 4, 2, 1, 0,6 a 0,2 mm (FLL 2008). Požadavky na zrnitostní složení jednotlivých typů substrátů podle FLL (2008) jsou uvedeny v grafu 7 a tab. 11.
19
Graf 7: Vymezení oblastí zrnitostních křivek pro extenzivní střešní substrát (ex), intenzivní střešní substrát (int) a jednovrstvý extenzivní nebo intenzivní substrát (ex1) podle FLL (2008). Viz též tab. 9. 100 90
kumulativní podíl (%)
80 70 ex
60
ex
50
ex1
40
ex1
30
int int
20 10 0 0,06
0,6
6
velikost částic (mm)
Tab. 11: Koordináty vymezující oblasti zrnitostních křivek pro extenzivní střešní substrát (ex), intenzivní střešní substrát (int) a jednovrstvý extenzivní nebo intenzivní substrát (ex1) podle FLL (2008). Viz též graf 7. osa x osa y ex ex ex1 ex1 int int 0,063 15 10 20 0 0,2 30 15 36 10 0,6 50 0 25 70 21 1,0 62 11 33 100 28 2,0 80 30 50 0 40 4,0 100 50 80 25 58 6,3 63 100 43 72 10,0 81 69 92 12,5 88 80 100 16,0 100 100 Měření provedená ve VÚKOZ ukázala, že velmi dobrou závislost mezi zrnitostním složením a hydrofyzikálními vlastnostmi lze nalézt především u substrátů, které jsou připraveny ze stejných komponentů a liší se poměrem těchto komponentů nebo použitím různých zrnitostních frakcí téhož komponentu. To dokládá příklad řady substrátů připravených ze spongilitu, liadrainu a rašeliny (graf 8, tab. 12). V tomto případě bylo zrnitostní složení substrátů vypočteno na základě zrnitostního složení použitých komponentů a jejich podílu v substrátu. Substráty, jejichž zrnitostní křivky se nacházely blíže ke středu vymezené oblasti grafu, měly vyšší maximální vodní kapacitu než substráty, jejichž zrnitostní křivky byly 20
poblíž pravé hranice, současně měly nižší rychlost infiltrace vody (Kfmod) a nižší obsah vzduchu, avšak stále dostatečně vysoké. Uvedené příklady dokládají, že zrnitostní analýza (sítová analýzu za sucha) je užitečným nástrojem pro optimalizaci složení substrátových směsí. Graf 8: Zrnitostní křivky modelově připravených substrátů ze spongilitu, liadrainu a rašeliny a hranice vymezující oblast grafu pro extenzivní střešní substráty (ex). 100 90 kumulativní podíl (% obj.)
80
M1
70
M2
60
M3
50
M4
40
M5 M7
30
M8 20
ex
10
ex
0 0,06
0,6 velikost částic (mm)
6
Tab. 12: Maximální vodní kapacita (MVK), obsah vzduchu při nasycení na MVK a rychlost infiltrace vody (Kfmod) modelově připravených substrátů ze spongilitu, liadrainu a rašeliny z grafu 8. substrát M1 M2 M3 M4 M5 M7 M8 MVK (% obj.) 49,6 49,6 50,7 58,5 58,0 57,9 54,6 Vzduch (% obj.) 18,1 21,0 22,4 10,1 13,3 13,6 17,2 Kfmod (mm/min) 28,2 32,0 33,7 16,0 22,3 20,3 23,9 2.5 Podíl částic menších než 0,063 mm Podíl částic menších než 0,063 mm je jedno z kritérií, podle kterých se hodnotí střešní substráty. Limity jsou stanoveny z důvodu prevence ucpávání drenážních vrstev. Podle FLL (2008) má intenzivní střešní substrát obsahovat maximálně 20 % hmot. částic menších než 0,063 mm, extenzivní střešní substrát max. 15 % hmot. a substrát pro zelené střechy s jednoduchou skladbou (intenzivní i extenzivní) max. 10 % hmot. Podíl těchto částic se stanoví sítovou analýzou za mokra nebo sedimentační metodou (DIN 18 123), které se
21
provádějí pouze ve specializovaných laboratořích. Hodnoty se uvádí v hmotnostních procentech. Většinou však postačí sítová analýza. Pokud např. stanovíme, že intenzivní substrát obsahuje méně než 20 % hmot. částic menších než 0,2 mm, platí současně, že částic menších než 0,063 mm je méně než 20 % (podobně pro extenzivní střešní substrát a jednovrstvý substrát). Pokud se zjišťovalo zrnitostní složení sítovou analýzou (komerční střešní substráty, střešní substráty ve vegetačních pokusech, modelové střešní substráty), ve všech případech podíl částic menších než 0,2 mm nepřekročil limity doporučené pro podíl částic menších než 0,063 mm (tab. 13). Tab. 13: Podíl částic menších než 0,063 mm ve vybraných substrátech. substrát S5 S6 S7 částice <0,063 mm (%) 13,9 6,5 7,3
S8 8
B11 10,5
2.6 Závěr Zavedení typových substrátů, které umožňuje výrobcům popř. dovozcům jednodušší uvádění substrátů do oběhu, se dotýká i oblasti výroby a prodeje střešních substrátů. Pro zařazení substrátu do odpovídající skupiny typových substrátů stačí výrobci vyhodnotit tři základní vlastnosti: hodnotu pH, hodnotu EC a obsah spalitelných látek. Podle našich měření většina střešních substrátů splňuje požadavky pro zařazení alespoň do jedné ze skupin typových substrátů. Dobře fungující střešní substrát musí splňovat řadu dalších požadavků. Z hydrofyzikálních vlastností to jsou především: dostatečná schopnost zadržovat vodu, dostatečné provzdušnění i při plném nasycení vodou a dobrá drenážní schopnost. Podle měření uskutečněných ve VÚKOZ v Průhonicích většina střešních substrátů s převažujícím podílem porézních minerálních komponentů tyto požadavky splňovala. Naopak substráty s větším podílem zemin byly nevyhovující, měly špatné drenážní schopnosti a nebyly dostatečně provzdušněny. Při prodeji by výrobce (prodejce) měl deklarovat vlastnosti střešního substrátu, aby bylo jasné, že se jedná o kvalitní střešní substrát, popř. že se vůbec jedná o střešní substrát. Z fyzikálních vlastností doporučujeme uvádět hodnoty maximální vodní kapacity, obsahu vzduchu a rychlosti infiltrace vody. Z chemických vlastností by bylo vhodné uvádět obsah přijatelných živin podle normy ČSN EN 13651. Pokud jde o hodnotu pH, hodnotu EC a obsah spalitelných látek, které jsou pro ohlášení povinné, mělo by být uvedeno užší rozmezí pro konkrétní substrát a nejenom to, že splňuje podmínky pro zařazení do některé ze skupin typových substrátů. Uvádění těchto údajů nemůže ÚKZÚZ nařídit a je tedy na kupujících (realizačních firmách, investorech), aby to ve vlastním zájmu vyžadovali. Stejně jako u registrovaných výrobků bude i u ohlášených typových substrátů ÚKZÚZ provádět odborný dozor, tj. bude odebírat kontrolní vzorky u výrobců i v distribuční a obchodní síti a dozírat, zda jsou tyto výrobky správně baleny, označovány, ale také skladovány a používány v souladu s požadavky zákona č. 156/1998 Sb. (zákon o hnojivech). V rámci tohoto dozoru bude v substrátech kromě ověřování deklarovaných jakostních parametrů sledovat i obsah rizikových prvků (stanovených ve Vyhlášce č. 131/2014 Sb).
22
2.7 Ekonomické vyhodnocení Předpokládané ekonomické přínosy vycházejí ze skutečnosti, že uvádění střešních substrátů do oběhu je podle novely vyhlášky č. č. 474/2000 Sb. (vyhláška 131/2014 Sb.) možné v režimu ohlášení. Tím se podstatně snižuje administrativní zátěž a výrazně se sníží i náklady, protože ohlášení je zdarma. 3 Srovnání novosti postupů Předložená metodika poskytuje komplexní návod pro hodnocení střešních substrátů. Poznatky pro sepsání metodiky byly čerpány z literatury a především pak z výsledků získaných při laboratorním hodnocení komerčně vyráběných střešních substrátů a střešních substrátů připravených ve VÚKOZ v Průhonicích v rámci řešení projektu TA01020252.
4
Popis uplatnění metodiky
Metodika upozorňuje na možnost uvádění střešních substrátů na trh formou ohlášení na základě jejich zařazení do systému typových substrátů definovaných vyhláškou č. 474/2000 Sb. Metodika popisuje způsoby měření základních parametrů, jejichž splnění je nutné pro přiřazení k jednotlivým typům substrátů. Definuje další požadavky, které musí splňovat kvalitní střešní substráty a přehledně zpracovává metody měření. Metodika je určena výrobcům střešních substrátů na jedné straně a uživatelům (realizátorům, investorům) na straně druhé. Výrobcům napomůže zlepšit kvalitu střešních substrátů, realizátorům a investorům pak umožní vyvarovat se nákupu produktů, které svými vlastnostmi neodpovídají kvalitním střešním substrátům.
5
Seznam použité související literatury
Vyhláška č. 131/2014 Sb, kterou se mění vyhláška Ministerstva zemědělství č. 474/2000 Sb., o stanovení požadavků na hnojiva, ve znění pozdějších předpisů, a vyhláška č. 377/2013 Sb., o skladování a způsobu používání hnojiv. Vyhláška č. 474/2000 Sb. O stanovení požadavků na hnojiva. Carlile, W. R. (2008): The use of composted materials in growing media. Acta Horticulturae 779, 321–327. ČSN EN 13037 (2012): Pomocné půdní látky a substráty - Stanovení pH. 12 s., ÚNMZ, Praha ČSN EN 13038 (2012): Pomocné půdní látky a substráty - Stanovení elektrické konduktivity. 12s., ÚNMZ, Praha ČSN EN 13039 (2012): Pomocné půdní látky a substráty - Stanovení organických látek a popela. 12 s., ÚNMZ, Praha ČSN EN 13040 (2013): Pomocné půdní látky a substráty - Příprava vzorků pro chemické a fyzikální zkoušky, stanovení obsahu sušiny, vlhkosti a objemové hmotnosti laboratorně zhutnělého vzorku. 16s., ÚNMZ, Praha
23
ČSN EN 13651 (2002) Půdní melioranty a stimulanty růstu - Extrakce živin rozpustných v chloridu vápenatém / DTPA (CAD). 20 s., ÚNMZ, Praha ČSN ISO 10390 (2011) Kvalita půdy - Stanovení pH. 12 s., ÚNMZ, Praha DIN 18123 (2011): Baugrund, Untersuchung von Bodenproben - Bestimmung der Korngrößenverteilung. Dunnett N., Kingsbury N. (2005): Planting Green Roofs and Living Walls. Timber Press, Portland, Oregon, USA. 254 pp. Fischer P., Jauch M. (2003a): Nährstoffversorgung von Extensivbegrünungen, in W. Ernst, P.Fischer, M. Jauch H.-J. Liesecke Dachabdichtung Dachbegrünung Teil III Grundlagen und Erkenntnisse zur Konstruktion, Abdichtung und extensiven Dachbegrünung, str. 67– 74, Frauhofer IRB Verlag, Stuttgart. Fischer P., Jauch M. (2003b): Eignungsuntersuchung – 23 Substrate für einschichtige Extensivbegrünungen in W. Ernst, P. Fischer, M. Jauch H.-J. Liesecke Dachabdichtung Dachbegrünung Teil III Grundlagen und Erkenntnisse zur Konstruktion, Abdichtung und extensiven Dachbegrünung, str. 88–94, Frauhofer IRB Verlag, Stuttgart. FLL (2008): Guidelines for the Planning, Construction and Maintenance of Green Roofing, Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL), Bonn. Vaněk V. (2001): Doporučení pro vyjadřování výsledků agrochemických rozborů rostlin, půd, hnojiv a potřeby hnojení. Rostlinná výroba, 47 (12): 506.
6 Seznam publikací, které předcházely metodice Dubský M., (2006): Metody EU pro hodnocení organických substrátů. Zahradnictví 98/2: 51– 53. Dubský, M. (2014): Charakteristika typových substrátů pro ohlášení. Zahradnictví 13 (2), 58– 61. Dubský, M., Kaplan, L. (2012): Substráty a zeminy s komposty a separovaným digestátem. Zahradnictví 11 (8), 62–65. Dubský, M., Severa, M. (2011): Substráty a systémy výživy pro pěstování rododendronů. Zahradnictví, 10 (8), 32–34. Dubský M., Šrámek F. (2006): Pěstování dřevin v minerálních substrátech. Zahradnictví 98/9, 52–54 Dubský M., Šrámek F (2007): Pěstební substráty z vrchovištních rašelin. Zahradnictví 99/2: 47–49. Dubský M., Šrámek F (2008): Vliv pH substrátu a výživy stopovými prvky na výskyt chloróz u petúnií. Zahradnictví 100/5: 59–61. Dubský, M., Šrámek, F. (2010): Minerální komponenty pro přípravu školkařských substrátů. Zahradnictví, 9 (6), 36–38. Šrámek F., Dubský M. (2011): Jednovrstvý extenzivní střešní substrát s podílem spongilitu. Užitný vzor č. 22941, VÚKOZ, v.v.i., Průhonice, 2 s.
24
Šrámek F., Dubský M. (2011): Lehký extenzivní střešní substrát s podílem spongilitu. Užitný vzor č. 22942, VÚKOZ, v.v.i., Průhonice, 2 s. Šrámek F., Dubský M. (2011): Intenzivní střešní substrát s podílem spongilitu. Užitný vzor č. 22943, VÚKOZ, v.v.i., Průhonice, 2 s. Šrámek F., Dubský M. (2011): Extenzivní střešní substrát s podílem spongilitu. Užitný vzor č. 22944, VÚKOZ, v.v.i., Průhonice, 2 s. Šrámek F., Dubský M. (2012): Laboratorní hodnocení střešních substrátů. Zahradnictví 11 (2), 56–58.
7 Dedikace Metodika byla zpracována ve Výzkumném ústavu Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, v.v.i. v rámci řešení projektu TAČR TA01020252 Nové komponenty pro střešní substráty.
8 Oponenti Odborný oponent z oboru: Ing. Jaroslav Houček, Ústřední kontrolní a zkušební ústav zemědělský, Oddělení registrace hnojiv, Za Opravnou 4, Praha 5 – Motol. Oponent ze státní správy: Ing. Michaela Budňáková, Ministerstvo zemědělství ČR, odbor rostlinných komodit.
25
